自制实验设备在电工电子技术教学中的应用

倪奇，张凯利，胡高杰



自制实验设备在电工电子技术教学中的应用

倪奇，张凯利，胡高杰

（哈尔滨理工大学 测控技术与通信工程学院，黑龙江 哈尔滨 150080）

提出了电工电子技术实践课程的一体化教学模式，即把实验、实习、课程设计融为一体，提高学生的工程实践能力和创新能力．为避免实验室、硬件设备的重复设置造成资源浪费，提出自制实验设备．教学实践表明，该一体化教学模式能够有效提高电工电子技术各实践教学环节的教学质量，提高学生的创新意识和实践技能，同时验证了自主研发的实验装置完全可以满足实践教学的需求．

自制实验设备；电工电子技术；实践教学

电工电子技术是电类及部分非电专业的必修课程[1-2]，该课程实践性及实用性强，其实践教学环节包括课程内实验（有的专业独立设课）、实习及课外的开放、创新实验，课程结束常有1~2周的课程设计，学有余力的学生还可以参加各类电子大赛培训等．这些课程既相对独立，又密不可分．如何合理安排教学环节，决定了课程教学的成功与否．为了培养学生运用电子技术理论知识分析设计电路，提高学生解决实际问题的能力、实践动手能力和创造性思维能力，在教学中实施一体化教学模式．理论课教师同时承担授课班级的实验、实习和课程设计等实践课程，教师对授课班级的情况熟悉，可以做到更好地因材施教．在此基础上，研制了电工电子技术综合实验台．该实验台可以完成电工电子技术的课程内基础实验、课外开放实验、创新实验、电子实习以及课程设计等教学任务，满足了各实践教学环节的需求．各理论、实践教学环节相互渗透、有机结合，形成了完整的教学体系，从而培养学生的创新精神和实践能力[3]．

1 构建一体化教学模式

1.1 深化实践教学改革

实践教学改革，对加强学生工程实践能力，提高学生创新能力至关重要．作为地方工科学院，本着从人才培养体系整体出发，以能力培养为主线，构建分层次、多模块的实践教学体系．把本课程新技术和器件及时引入实践教学中，使学生在学校就能接触到电子技术的最新知识，学生的实践课内容与教师的科研、工程项目及企业技术需求紧密联系在一起，实现基础与前沿、经典与现代的有机结合．充分利用现代信息技术更新传统的实践教学内容和技术方法，从多方面、多渠道加强基础实验、开放实验、创新实验、课程设计和电子实习等实践课程，以各类竞赛及学校推出的多种学生科技项目强化学生的工程实践能力．建立新型的适应学生能力培养，鼓励探索和创新多元化实践教学模式及考核方法，促进学生自主学习、合作学习和研究性学习能力的提高[4-5]．

1.2 培养学生自主创新意识与实践能力

在校大学生存在人生目标不明确、学习动力不足等现象．对此，从学生入学开始给各班级配备了班主任辅导员．由于专任学生辅导员编制少，通常是一个辅导员负责十几个班级的日常工作，所以学生有问题不能及时和辅导员沟通，有了班主任后学生的思想动态能在第一时间反馈给班主任，当然大学班主任不同于中学，他们研究如何帮助学生树立人生目标，激发他们的学习兴趣，引导学生从步入大学前的被动学习模式转变到大学生活中的自主创新学习模式．班主任由专业教师兼任，他们都有自己的实验室，学生自发加入到教师的实验室中，从而大大提高了学生的实践能力．

不可能吧？李峤汝其实也不敢肯定，回答得有些心虚。她给母亲买衣服，买礼物，带母亲去医院看病，生病的时候护伺母亲，却不了解母亲，也从来没有琢磨过母亲心里想着什么。

1.3 建立实践教学质量保障机制

为保障实践教学质量，除常规制度外，还出台各种竞赛章程及科技项目鼓励政策等，鼓励学生参加科研和创新创业活动，鼓励教师积极投入到学生的能力培养中．教师参与学生实践项目指导的，在评职、评聘和评优中给予政策倾斜，同时在工作量上也给予适当补贴，激发了教师的指导积极性．学校专门设置了创业实践基金，学生科技创新基金，从激励机制和经费保障方面促进创新创业教育．

2 一体化教学模式的具体实施

西起第九行（对照）：羊粪肥200 kg、尿素4 kg、复合肥14 kg，尿素2.5 kg、复合肥2.2 kg。

以国家级、省级实验教学示范中心为依托，建设创新实践基地，教师自发投入到指导学生中，从而极大地增强了学生自主实验、自主创新的兴趣，为一体化教学模式的顺利实施提供了保障，具体措施有：

将图1的四边形OABC中的矢量等式r= b+ a- c的两边作自身的点积(数量积)有：rr= bb+ aa+ cc+ 2(ba- bc- ac)，即r2= b2+ a2+ c2+ 2(bacφ- bccφ∓ψ- accψ)，[(b2+ a2+ c2- r2)/ 2+ bacφ] /c= acψ+ bcψ∓φ，

2.1 开设与实践相关的选修和必修课

为提高学生的实践能力和创新创业意识，主要通过开设创新创业类必修课和选修课，举办创新创业类讲座，专业教育中渗透创新创业教育等途径，给学生传授创新创业基本理论和基本方法．组建学生科技与创业社团，并鼓励其开展虚拟创业活动．定期举办或组织学生参加创新创业竞赛，开展各级各类学科竞赛活动，举办各类技能培训，提高学生的综合实践能力．

现在的本科教育是大众化教育，学校的大量扩招，使教师很难兼顾到所有学生．因此，通过组建电子协会等形式，培训少数对实践能力感兴趣并具有一定自学能力的学生，实验室由高年级学生定期组织培训和讨论并向这部分学生开放，培养精英学苗．进入实验室的学生在实验、课程设计和电子实习等教学过程中又会带动其他学生，辅助教师进行指导，将积累的实践知识传授给其他学生．教师指导各年级不同专业的学生组队申请并完成校级、省级开放实验、创新创业实践项目及参加各类竞赛等．能力强的学生直接吸收进入教师的研究室，融入到教师的科研项目中，撰写论文，申请专利，进一步提高了学生的科研及创新能力．通过这种反应堆式的互帮互助，将知识传授给每个学生．

2.2 教学环节紧密衔接，形成一个完整的实践教学体系

电工电子技术课程教学包括理论教学、基础实验、课程设计和电工电子实习，课外有学生自发申请参加的创新创业训练项目、开放实验和各种电子设计类竞赛．该课程实践性实用性强，因此在理论教学中结合实验，在实验教学中完成对理论的应用．为更好地做到理论与实践的结合，教师同时承担理论课授课班级的所有实践课程，做到知己知彼，效果更好．教师把课程设计及电子实习的内容提前布置给学生，让学生根据布置的任务查阅资料，了解有关后续实践课程．学生在学习中目的明确，更加清楚学到的实验电路用到哪里，如何设计各模块电路，同时把设计好的单元模块电路利用手中的电脑或教师提供的EDA实验室进行仿真，验证设计电路的技术指标及可行性．理论教学与和基础实验为课程设计做前导，课程设计为电子实习做铺垫，电子实习又为创新创业训练项目及电子竞赛打下了坚实的基础．通过一系列教学过程，不仅提高了学生的实践能力，还巩固了对理论知识的理解与掌握．这样环环相扣，使各教学环节自成体系，达到了事半功倍的效果[6]．

2.3 鼓励学生参加电子竞赛、申报创新创业训练项目

学校、教师组织学生参加各级电子类竞赛项目，参赛学生在省级、国家级大学生电子设计竞赛、飞思卡尔智能车竞赛以及互联网+大赛中取得好成绩，极大地激发了学生的自主学习积极性．越来越多的学生积极申请进入实验室、电子协会学习，学生自己知道该学什么，如何学会，如何把学到的知识应用的实践中，学生的实践能力和创新意识得到了极大提高[7]．

在课程设计和电子实习中引入电子竞赛题目，将课程设计和电子实习作为一个整体环节，允许学生自由组队采用项目申报的形式完成某个竞赛题目作为课程设计和实习成绩．经过实验室培训的优秀学生在班级里起到了很好的辐射作用，激发广大学生对电子技术课程的学习兴趣，从而形成良性循环．

(3) 随风速增加，三种风场下输电塔的位移响应呈抛物线逐渐增大，且不同风场位移响应间的差值也随之不断增大。最大风速处于塔头部位的冲击风1引起的位移响应明显高于最大风速处于塔身中部的冲击风2的响应值。随测点高度增加，输电塔的位移响应逐渐增大，且高度越高，位移随风速的增长率越高。

3 电工电子技术综合实验台的研制

电工电子技术实践教学的改革及一体化教学模式的建立与实施需要有一个功能先进的实验平台做支撑，因此研制了电工电子技术综合实验平台，目前实验台基本完成，在调试运行阶段．经验证本实验台性能、功能完全满足电工电子技术相关实践课程的要求，是一个性价比很高的实验装置，有推广价值．

3.1 综合实验台的整体结构设计

综合实验台整体采用对称式正反背靠背四工位结构设计．实验台把实验、实习和课程设计所需的常规仪器设备、仪表和电脑等统一盘装到封闭实验台内，外部只露出操作面板．实验电路采取标准模块化设计，每个模块的外形尺寸采取统一封装，多个模块可以组合到实验底板上，实验底板采取翻板式结构．

模块内只给出实验必须的器件，所有需要搭接的电路均由学生连线完成．学生根据实验的复杂程度自行组合模块，此种结构既可以保证基础实验的开出，又可以完成复杂性、综合性强的开放实验与课程设计．

3.2 综合实验台的功能及特点

综合实验台的电路模块分为模拟电路模块、数字电路模块、电路基础模块和EDA模块，可以同时开出多门课程．综合实验台既可以完成硬件实验，又可以完成仿真实验；既可以承担基础实验，又可以完成课程设计、创新实验及开放实验．实验台采取的翻板式结构，实验时放下翻板，实验结束合上翻板，在宽敞的台面上可以完成电子实习等焊接安装的任务．因此，本实验台的综合性强，所有实验室配备此种实验台可以同时开出多门实践课程．避免了不同学科的实验使用的实验设备种类繁多，导致实验室的重复建设，有效的节省了实验空间，提高了实验设备的利用率．

实验台上配备有计算机，既可以完成仿真实验，还可以实现实验室的网络化管理．学生可以提前在网上预约实验，实验前熟知实验内容，做好预习报告，实验中记录数据波形结果，进行实验分析总结．实验教学中指导教师可以实时监控学生上课情况，观察学生实验表现并给出过程性学习成绩．本实验台的设计注重综合性、先进性、开放性、实用性和便利性．通过科学地设置实验项目及实践环节，课程达到了全面培养学生的科学作风、实验技能以及综合分析、提出问题和解决问题的能力，增强了学生创新创业的意识．

[1] 孙秋野．电工类实验教学平台的改革与探索[J]．实验室科学，2013，16（2）：26-28

[2] 何召兰，张凯利，邸斌，等．电子技术一体化实践教学模式的探索与实践[J]．中国电力教育，2013（11）：159-160

[3] 周素茵，曾松伟，章云，等．电工电子实践教学模式改革与实践[J]．电气电子教学学报，2014，36（1）：103-104

[4] 李林．数字电子技术课程设计实验平台的研制[J]．电气电子教学学报，2011，33（3）：76-77

[5] 侯素芳，任艳频．电子技术课程设计内容的改革与实践[J]．实验室研究与探索，2012，31（1）：108-110

[6] 申文达，董云凤，李可，等．启发式教学方法在电工电子实验教学中的运用[J]．实验技术与管理，2012，29（4）：265-266

[7] 房国志．大学生创新思维培养的探索与实践[J]．电气电子教学学报，2007，29（3）：109-111

The use of slef-made experiment equipment on the electric and electronic technology

NI Qi，ZHANG Kai-li，HU Gao-jie

（School of Measurement-Control Technology and Communication，Harbin University of Science and Technology，Harbin 150080，China）

The integrated teaching mode of electric and electronic technology is proposed，namely experiments，practice and curriculum design are combined to improve engineering practice and innovation ability of students in higher engineering subject．To avoid the waste of resources about laboratories and repeated setting of hardware equipments，self-made experiment equipment is presented to meet requirement．Practice dictates that it can improve the teaching quality of each practice teaching link about electric and electronic technology，and improve inventive thinking and practical abilities，then verifies that the self-developed experiment equipment can satisfy the needs of practice teaching．

self-made experimental equipment；electrical and electronic technology；the practice teaching

1007-9831（2016）07-0094-03

TN7∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.07.025

2016-03-06

哈尔滨理工大学自制教学仪器设备资助项目（2013XZB19029）；黑龙江省大学生创新创业训练计划资助项目（201510214046）

倪奇（1993-），男，山东泰安人，在读本科生．E-mail：niqiwish@163.com

张凯利（1969-），男，黑龙江哈尔滨人，高级实验师，硕士，从事测试计量技术及仪器研究．E-mail：zhangkaili@126.com